


## 概述
**计算机的基本硬件系统**由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 大部件组成。


<RedSpan>运算器、控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）。</RedSpan>CPU 是硬件系统的核心，用于<RedSpan>数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能</RedSpan>。

存储器是计算机系统中的<RedSpan>记忆设备</RedSpan>，分为<RedSpan>内部存储器和外部存储器</RedSpan>。前者速度高、容量小，一般用于临时存放程序、数据及中间结果。而后者容量大、速度慢，可以长期保存程序和数据。

<RedSpan>输入设备和输出设备合称为外部设备</RedSpan>(简称外设)，输入设备用于输入原始数据及各种指令，而输出设备则用于输出计算机运行的结果。


## CPU 的功能

CPU 是计算机的核心，控制器又是 CPU 的核心。


1. <RedSpan>程序控制</RedSpan>：CPU 通过执行指令来控制程序的执行顺序，这是 CPU 的重要功能。
2. <RedSpan>操作控制</RedSpan>：一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成，CPU 产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件，控制相应的部件按指令的功能要求进行操作
3. <RedSpan>时间控制</RedSpan>：CPU 对各种操作进行时间上的控制，即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
4. <RedSpan>数据处理</RedSpan>：CPU 通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理。

此外，CPU 还需要对 <RedSpan>系统内部和外部的中断（异常）做出响应，进行相应的处理。</RedSpan>

## CPU 的组成

CPU 主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。


运算器由<RedSpan>算术逻辑单元 ALU</RedSpan>（实现对数据的算术和逻辑运算）、<RedSpan>累加寄存器AC</RedSpan>（运算结果或源操作数的存放区）、<RedSpan>数据缓存寄存器 DR</RedSpan>（暂时存放内存的指令或数据）、和<RedSpan>状态条件寄存器 PSW</RedSpan>
（保存指令运行结果的条件码内容，如溢出标识等）组成。<RedSpan>执行所有的算术运算</RedSpan>，如加减乘除等；<RedSpan>执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试</RedSpan>，如与、或、非、比较等。

控制器由<RedSpan>指令寄存器（IR）</RedSpan>（暂存 CPU 执行指令）、<RedSpan>程序计数器PC</RedSpan>（存放指令执行地址）、<RedSpan>地址寄存器 AR</RedSpan>(保存当前 CPU 所访问的内存地址)、<RedSpan>指令译码器 ID</RedSpan>（分析指令操作码）等组成。<RedSpan>控制整个 CPU 的工作，最为重要。</RedSpan>

CPU 依据 <RedSpan>指令周期的不同阶段来区分二进制的指令和数据</RedSpan>，因为在指令周期的不同阶段，指令会命令 CPU 分别去取指令或者数据。

